JPH08107517A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高解像度用と通常のカメラ用の両用途に使用
可能な固体撮像装置を提供する。 【構成】 撮像光のうち偏光方向が１方向の撮像光のみ
を透過させる偏光板２と、電圧のオンオフに応じて偏光
板２からの撮像光の偏光方向を回転させて出射する液晶
板３と、液晶板３からの撮像光の偏光方向に応じて該撮
像光を常光または異常光に変換して出射する複屈折板４
と、複屈折板４から照射される常光または異常光をそれ
ぞれ受光して光電変換を行い撮像信号を形成して出力す
るＣＣＤイメージセンサ５と、複屈折板４をイメージシ
フト用として用いるモードと光学的ローパスフィルタと
して用いるモードとに切り換えるモード切り換えスイッ
チ１３とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子（ＣＣＤ
イメージセンサ）を用いて被写体の撮像を行うビデオカ
メラ装置やイメージスキャナ等に用いて好適な固体撮像
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像装置において、電気的にイメー
ジシフトを行って空間サンプリング領域を増加させ、Ｃ
ＣＤイメージセンサの画素数を増やすことなく高解像度
の画像を得るようにした技術は本出願人からも既に提案
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種固体撮像装置においては、高解像度用と通常のカ
メラ用の両用途の機能を満足させるものはなかった。即
ち、後述する複屈折板（例えば水晶板）は、高解像度を
得ようとするとイメージシフト用として用いなければな
らず、また、通常のカメラとして使用する場合は光学的
ローパスフィルタとして用いなければならないからであ
る。

【０００４】本発明はこのような背景に基づいてなされ
たものであり、高解像度用と通常のカメラ用の両用途に
使用可能な固体撮像装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、撮像光のうち偏光方向が１方向の撮像光
のみを透過させる偏光板と、電圧のオンオフに応じて前
記偏光板からの撮像光の偏光方向を回転させて出射する
液晶板と、前記液晶板からの撮像光の偏光方向に応じて
該撮像光をシフトまたはノンシフトなしで出射する複屈
折板と、前記複屈折板からの照射をそれぞれ受光して光
電変換を行い撮像信号を形成して出力する固体撮像素子
と、前記複屈折板をシフト用として用いるモードと光学
的ローパスフィルタとして用いるモードとに切り換える
切り換え手段とを備えたものである。また、本発明は、
前記切り換え手段が、前記シフトモード時に前記液晶板
に対する電圧印加を、前記固体撮像素子の露光期間が切
り換わるタイミングに同期してオンオフさせ、前記フィ
ルタモード時に前記液晶板に対する電圧印加を、前記固
体撮像素子の露光期間内でシフト露光とノンシフト露光
とが等しくなるよう切り換えるものとした。

【０００６】

【作用】本発明では、複屈折板をシフト用として用いる
場合は、ＣＣＤイメージセンサの１露光期間ごとに撮像
光のｘ成分（水平方向成分）とｙ成分（垂直方向成分）
を、常光または異常光として切り換えて複屈折板に入射
し、出射としてシフトなしシフトありの光をＣＣＤイメ
ージセンサに照射することで、空間サンプリング領域を
増加させる。

【０００７】また、複屈折板を光学的ローパスフィルタ
として使用する場合は、１露光期間中に１回以上ｘ成分
光とｙ成分光を切り換えてノンシフト露光とシフト露光
を加算するようにした。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は第１の実施例に係る固体撮像装置の光学系
の構成図である。この光学系は、レンズ１と、撮像光の
うちｙ成分光のみ透過させる偏光板２と、１露光期間ご
とに電圧ｅが印加され、例えば電圧ｅが印加されている
時はｙ成分光をそのまま透過させ、電圧ｅが印加されて
いない時はｘ成分光を透過させる（逆であってもよい）
液晶板３と、この液晶板３から照射されるｘ成分光を常
光として出射すると共に、ｙ成分光を異常光として出射
する複屈折板４とから構成されており、この後段にＣＣ
Ｄイメージセンサ５が設けてある。

【０００９】このような構成において、固体撮像装置を
高解像度用として利用する場合は、複屈折板４をシフト
用として用いるモードとする。このモードの時は、ＣＣ
Ｄイメージセンサ５の１露光期間にはｘ成分光またはｙ
成分光のみＣＣＤイメージセンサ５に照射するように印
加電圧ｅにより液晶板３を制御する。そして、ｘ成分光
と、シフトされたｙ成分光を合成して空間サンプリング
領域を増加させ高解像度を得ている。このようにする
と、所謂ビート妨害が減少するので、特に光学的ローパ
スフィルタを使用しなくてもよい。

【００１０】一方、この固体撮像装置を通常のカメラと
して使用する時は、ビート妨害を抑えるために複屈折板
４を光学的ローパスフィルタとして使用するモードとす
る。このモードの時は、図２に示すように、１露光期間
ｔ０〜ｔ２の間にｘ成分光とｙ成分光を切り換える。即
ち、Ｔ１（ｔ０〜ｔ１）間はｘ成分光とし、Ｔ２（ｔ１
〜ｔ２）間はｙ成分光とすると、Ｔ１間のノンシフト露
光とＴ２間のシフト露光との加算によりＣＣＤイメージ
センサ５の出力が決まる。従って、Ｔ１≒Ｔ２にすれ
ば、複屈折板４を光学的ローパスフィルタとして機能さ
せることができる。なお、このモードは１露光期間中に
最低１回、ｘ成分光とｙ成分光を切り換えるものであ
り、例えば１露光期間中に３回切り換えれば動きの速い
被写体に追随させることができる。

【００１１】図３は第２の実施例に係る固体撮像装置の
光学系の構成図である。この光学系は、縦、横、斜めの
多方向にイメージシフトを行って、より高解像度化を図
るために、印加電圧ｅ１で駆動される第１の液晶板３ａ
と、印加電圧ｅ２で駆動される第２の液晶板３ｂを有
し、また、第１の液晶板３ａの後段に設けられた第１の
複屈折板４ａと、第２の液晶板３ｂの後段に設けられた
第２の複屈折板４ｂとを有している。

【００１２】この構成において、第１、第２の複屈折板
４ａ，４ｂを、光学的ローパスフィルタとして機能させ
る場合は図４のシフト論理に従う。即ち、第１の液晶板
（ＬＣ１）３ａの印加電圧ｅ１が０（オフ）で、第２の
液晶板（ＬＣ２）３ｂの印加電圧ｅ２が１（オン）の
時、図５におけるＡ位置からＢ位置に水平シフトされ、
同様にｅ１が１、ｅ２が１の時、Ａ位置からＣ位置に垂
直シフトされ、さらに、ｅ１が１、ｅ２が０の時、Ａ位
置からＤ位置に斜めシフトされる。

【００１３】ここで、光学的ローパスフィルタの効果を
得るためには、１露光期間に次のようにシフト位置を変
える。まず、水平方向のみの光学的ローパスフィルタ化
の場合は、図５のＡからＢ、またはＣからＤとなる。な
お、この場合のＬＣ１とＬＣ２のオン、オフは前述した
通り図４に従う。以下も同じである。また、垂直方向の
みの場合は、図５のＡからＣ、またはＢからＤとなる。
また、斜め方向のみの場合は、図５のＡからＤ、または
ＢからＣとなる。さらに、水平、垂直、斜め方向の場合
はこれらの合体となる。

【００１４】図６は液晶板の印加電圧切り換え回路のブ
ロック図である。図において、１１はカメラ本体、１２
はカメラ本体１１からの同期信号によって液晶ドライブ
信号を発生する液晶ドライブ信号発生回路、１３はモー
ド切り換えスイッチである。このモード切り換えスイッ
チ１３は、シフト用端子１３ａと、光学的ローパスフィ
ルタ用端子１３ｂとを有しており、両者の間で手動ある
いは自動的に切り換えが行われるようになっている。

【００１５】図７は液晶板への印加電圧タイミングチャ
ートであり、図のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは図４、図５のＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄを示している。ｔ＝ｔ５のタイミングで切り
換えスイッチ１３を端子１３ａから端子１３ｂに切り換
えて、電圧ｅ１，ｅ２を図７に示すような組み合わせ
で、第１、第２の液晶板３ａ，３ｂに印加し、水平方向
の光学的ローパスフィルタとして、第１、第２の複屈折
板４ａ，４ｂを機能させる。

【００１６】なお、一般にシフト用モードから光学的ロ
ーパスフィルタ用モードへの切り換えは、画像の動きを
検出して高解像度を必要としないほど速い動きの時に行
う。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複屈折板を、イメージシフト用と光学的ローパスフィル
タ用とに切り換えることができるようにしたので、高解
像度用の撮像と通常のカメラ用の撮像の信頼性を向上し
た固体撮像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る固体撮像装置の光
学系の構成図である。

【図２】１露光期間を分割して示す説明図である。

【図３】本発明の第２の実施例に係る固体撮像装置の光
学系の構成図である。

【図４】シフト論理表の説明図である。

【図５】撮像画素のシフトの様子を示す模式図である。

【図６】液晶板の印加電圧切り換え回路のブロック図で
ある。

【図７】液晶板への印加電圧タイミングチャートであ
る。

【符号の説明】

１ レンズ ２ 偏光板 ３，３ａ，３ｂ 液晶板 ４，４ａ，４ｂ 複屈折板 ５ ＣＣＤイメージセンサ １３ モード切り換えスイッチ（切り換え手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像光のうち偏光方向が１方向の撮像光
   のみを透過させる偏光板と、 電圧のオンオフに応じて前記偏光板からの撮像光の偏光
   方向を回転させて出射する液晶板と、 前記液晶板からの撮像光の偏光方向に応じて該撮像光を
   シフト又はシフトなしで出射する複屈折板と、 前記複屈折板からの照射をそれぞれ受光して光電変換を
   行い撮像信号を形成して出力する固体撮像素子と、 前記複屈折板をイメージシフト用として用いるシフトモ
   ードと、光学的ローパスフィルタとして用いるフィルタ
   モードとに切り換える切り換え手段と、 を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
2. 【請求項２】 前記切り換え手段は、前記シフトモード
   時に前記液晶板に対する電圧印加を、前記固体撮像素子
   の露光期間が切り換わるタイミングに同期してオンオフ
   させ、前記フィルタモード時には前記液晶板に対する電
   圧印加を、前記固体撮像素子の露光期間内でシフト露光
   とノンシフト露光とが等しくなるよう切り換える請求項
   １記載の固体撮像装置。